Suyun bilimsel tanımı. Suyun fiziko-kimyasal özellikleri

Oysa büyük olasılıkla diğer tüm maddelerin katı fazının sıvı fazdan daha ağır olduğunu hatırlıyorsunuzdur.

Buna göre buzun sudan daha hafif olması iyidir ve bu aynı zamanda suyun mevcut haliyle yaşamı mümkün kılan temel özelliğidir.

Suyun bu özelliği olmasaydı, örneğin amonyak temelinde gelişmek zorunda kalırdık. Ne büyük mutluluk :)

Şimdi suyun kaynarken buharlaşabileceği gerçeğine odaklanalım. Ancak bu suyun ana özelliği değildir - çünkü hemen hemen her madde kaynadığında buharlaşır ve bunda yanlış bir şey yoktur. Önemli olan suyun hem sıvı halde hem de buz yüzeyinden buharlaşmasıdır.. Bu özellik neden kaynama buharlaşmasından daha önemlidir? İşte nedeni.

Suyun sadece kaynarken değil, buharlaşabilmesi de suyun temel özelliğidir, çünkü bu mümkün kılar. doğada su döngüsü. Bu kesinlikle iyidir, çünkü su tek bir yerde birikmez, gezegenin her yerine az çok eşit olarak dağıtılır. Yani kabaca söylemek gerekirse, Sahra Çölü sanıldığı kadar sıcak ve kuru değil çünkü Antarktika'da su buzulların yüzeyinden buharlaşıyor. Okyanuslar bunda önemli bir rol oynuyor.

Buna göre, doğadaki su döngüsü olmasaydı, hayat birkaç vahanın yakınında olurdu ve geri kalan yerler, bir damla nemin bile olmadığı kurak bir çöl olurdu.

Ve bu nedenle suyun buharlaşma özelliği suyun temel özelliğidir.

Doğal olarak kaynamadan sadece su buharlaşamaz. Çoğu aromatik bileşik (alkoller, eterler, kloroform vb.) kaynatıldığında buharlaşmaz. Ancak suyun önemli bir avantajı, başka bir temel özelliği daha var: su canlı organizmalar için toksik değildir. Alkoller ve eterler zehirlidir. Bu arada, etil alkolün, yani votkanın toksisitesi (ve bununla nasıl başa çıkılacağı) hakkında daha fazla bilgiyi "Yapılandırılmış votkanın olumlu özellikleri" makalesinde bulabilirsiniz.

Elbette modern koşullarda su zehirli hale gelebilir. Ama su için hallediliyor, halledilemeyecek kadar büyük bir sorun da değil.

Yani suyun bir diğer temel özelliği de toksik olmamasıdır.

Yoksa yine farklı olurduk :)

Ve son olarak, suyun sadece yaşam için değil endüstri için de önemli olan temel özelliği: su oldukça yavaş ısınır ve yavaş soğur (yani, çok fazla ısı emebilir). Bu özellik insanları, diğer hayvanları ve Dünya'yı aşırı ısınmadan korur. Ve hipotermi. Bu nedenle canlılar -50 santigrat derece ve +50 santigrat derecede hayatta kalabilirler. Eğer başka bir madde üzerine inşa edilmiş olsaydık bu kadar sıcaklık aralığını kaldıramazdık.

Ayrıca şunu da göz önünde bulundurmak gerekir ki sıcak ve soğuk suyun ağırlıkları farklıdır- Sıcak su daha hafif, soğuk su ise daha ağırdır. Buna göre, okyanusta hem tuzlulukta hem de sıcaklıkta su tabakalaşması meydana gelir. Ve okyanuslarda tam da şu anda organize edilen türden bir yaşam mümkün. Evet, hepimiz okyanustan geldiğimize göre suyun bu özelliği olmasaydı biz de tamamen farklı olurduk.

Ve son olarak, suyun ısıyı emme ve yüzeyde ısıtılmış bir halde bulunma özelliği, sıcak akıntılar ve özellikle Körfez Akıntısı gibi şeylerin varlığına izin verir. Tüm Avrupa'yı ısıtan ve Avrupa'nın yerine üzüm bağları değil, taygalı tundra olurdu.

Belki suyun diğer bazı temel özelliklerini de adlandıracaksınız, ancak bence yukarıda sıralananlar gerçekten temeldir, çünkü gezegendeki yaşamın varlığı, tam olarak yaşamın var olduğu biçimde bunlara bağlıdır. Umarım meraklı çocukların sorularını yanıtlamanız gerektiğinde bu bilgiyi faydalı bulursunuz :)

Ve işte indirmek için “Suyun temel özellikleri” konulu vaat edilen sunum: http://festival.1september.ru/articles/513123/

Yani suyun temel özellikleri, sayesinde hepimizin hayatta kalmasını sağlayan özelliklerdir!

Ve sahip olduğumuz görünüme ve şekle sahibiz :)

diğer maddeler suda TAMAMEN çözünmez

Su, dünyadaki tüm yaşamın ana bileşenidir. Organizmaların hem yaşam alanı hem de yapılarındaki ana unsur ve dolayısıyla yaşamın kaynağıdır. Endüstrinin her alanında kullanılmaktadır. Bu nedenle susuz bir hayat düşünmek çok zordur.

Suya neler dahildir

Herkes suyun hidrojen ve oksijenden oluştuğunu çok iyi biliyor. Bu doğru. Ancak bu iki elemente ek olarak su, çok sayıda kimyasal bileşen de içerir.

Su nelerden oluşur?

Hidrolojik bir döngüden geçerek dönüşme eğilimindedir: buharlaşma, yoğunlaşma ve yağış. Bu olaylar sırasında su, birçok organik bileşik, metal, gaz ile temas eder ve bunun sonucunda sıvıya çeşitli elementler eklenir.

Suyu oluşturan elementler 6 kategoriye ayrılır:

1. İyonlar. Bunlar şunları içerir: katyonlar Na, K, Mg, Ca, anyonlar: Cl, HCO3 ve SO4. Bu bileşenler, diğerlerine kıyasla suda en büyük miktarlarda bulunur. Sıvıya toprak katmanlarından, doğal minerallerden, kayalardan ve ayrıca endüstriyel ürünlerin ayrışmasının unsurları olarak girerler.
2. Çözünmüş gazlar: oksijen, nitrojen, hidrojen sülfür, karbondioksit ve diğerleri. Sudaki her gazın miktarı doğrudan sıcaklığına bağlıdır.
3. Biyojenik elementler. Bunlardan başlıcaları, çökeltilerden, atık sulardan ve tarımsal sulardan sıvıya giren fosfor ve nitrojendir.
4. Mikro elementler. Yaklaşık 30 tür bulunmaktadır. Suyun bileşimindeki göstergeleri çok küçüktür ve 1 litre başına 0,1 ila mikrogram arasında değişir. Bunlar şunları içerir: brom, selenyum, bakır, çinko vb.
5. Suda çözünmüş organik maddeler ve azot içeren maddeler. Bunlar alkoller, karbonhidratlar, aldehitler, fenoller, peptidler vb.'dir.
6. Toksinler. Bunlar çoğunlukla ağır metaller ve petrol ürünleridir.

Su molekülü

Peki su hangi moleküllerden oluşur?

Suyun formülü önemsizdir - H 2 O. Ve su molekülünün hidrojen ve oksijen atomlarından oluştuğunu gösterir. Aralarında istikrarlı bir bağlantı kuruldu.

Bir su molekülü uzayda nasıl görünür? Bir molekülün şeklini belirlemek için atomların merkezleri düz çizgilerle bağlanır ve sonuçta üç boyutlu bir şekil - bir tetrahedron - elde edilir. Bu suyun yapısıdır.

Bir su molekülünün şekli, toplanma durumuna bağlı olarak değişebilir. Gaz halindeki oksijen ve hidrojen atomları arasındaki açı 104,27 o, katı hal için - 109,5 o, sıvı hal için - 105,03 o'dur.

Suyu oluşturan moleküller uzayda belli bir hacim kaplarken, kabukları da perde şeklinde bir elektron bulutu ile örtülüdür. Düzlemde bakıldığında bir su molekülünün görünümü, genetik bilgiyi aktarmaya yarayan ve dolayısıyla yeni bir hayata yol açan X şeklindeki bir kromozomla karşılaştırılır. Bu formdan hareketle kromozom ile yaşamın kaynağı olan su arasında bir benzetme yapılır.

Uzayda bir molekül üç boyutlu bir üçgene, bir tetrahedron'a benzer. Bu form çok kararlıdır ve yalnızca dış fiziksel faktörlerin su üzerindeki etkisiyle değişir.

Su nelerden oluşur? Van der Waals kuvvetlerinin etkisine maruz kalan atomlardan hidrojen bağlarının oluşumu. Bu bağlamda, komşu moleküllerin oksijeni ve hidrojeni arasında rastgele bağlantılar ve kümeler oluşur. Birincisi düzensiz yapılar, ikincisi ise düzenli birlikteliklerdir.

Suyun normal durumunda ortak sayısı %60, kümeler ise %40'tır.

Komşu su molekülleri arasında, çeşitli yapıların - kümelerin oluşumuna katkıda bulunan hidrojen köprülerinin oluşumu mümkündür.

Kümeler hidrojen bağları aracılığıyla birbirleriyle etkileşime girebilir ve bu, yeni bir düzenin yapılarının (altı yüzlüler) ortaya çıkmasına yol açar.

Su molekülünün elektronik yapısı

Atomlar suyun yapıldığı şeydir ve her atom farklı bir elektronik yapıya sahiptir. Yani elektronik seviyelerin grafik formülü şuna benzer: 8 O 1s 2 2s 2 2p 4, 1 H 1s 1.

Bir su molekülü oluşturma işlemi meydana geldiğinde, elektron bulutlarının örtüşmesi meydana gelir: iki eşleşmemiş oksijen elektronu, 1 eşleşmemiş hidrojen elektronu ile örtüşür. Üst üste binme sonucunda atomlar arasında 104 derecelik bir açı oluşur.

Suyun fiziksel hali

Daha önce de belirtildiği gibi, su molekülleri çift kutupludur ve bu durum alışılmadık bir durumu etkiler. Bu özelliklerden biri, suyun doğada üç toplanma halinde bulunabilmesidir: sıvı, katı ve buhar.

Bir durumdan diğerine geçiş aşağıdaki süreçlerden kaynaklanmaktadır:

1. Kaynama - sıvıdan buhara.
2. Yoğuşma, buharlarının sıvıya (çökelme) geçişidir.
3. Kristalleşme, bir sıvının buza dönüşmesidir.
4. Erime, buzun eritilip sıvı elde edilmesi işlemidir.
5. Süblimleşme buzun buhar haline dönüşmesidir.
6. Desüblimasyon, süblimleşmenin ters reaksiyonu, yani buharın buza geçişidir.

Moleküler kafesinin yapısı aynı zamanda suyun durumuna da bağlıdır.

Çözüm

Dolayısıyla suyun, durumuna göre değişebilen basit bir yapıya sahip olduğunu söyleyebiliriz. Ve suyun hangi moleküllerden oluştuğu bizim için netleşti.

Yapısal formül

Doğru, ampirik veya brüt formül: H2O

Suyun kimyasal bileşimi

Molekül ağırlığı: 18.015

Su (hidrojen oksit), kimyasal formüle sahip ikili inorganik bir bileşiktir. H2O. Bir su molekülü, kovalent bir bağla birbirine bağlanan iki hidrojen atomu ve bir oksijen atomundan oluşur. Normal şartlarda şeffaf bir sıvıdır, renksiz (küçük hacimlerde), koku ve tattadır. Katı halde buna buz denir (buz kristalleri kar veya don oluşturabilir), gaz halinde ise su buharı denir. Su aynı zamanda sıvı kristaller halinde de bulunabilir (hidrofilik yüzeylerde). Dünya kütlesinin yaklaşık %0,05'ini oluşturur.

İyi, yüksek polariteye sahip bir solventtir. Doğal koşullar altında her zaman çözünmüş maddeler (tuzlar, gazlar) içerir.

Normal koşullar altında su sıvı haldedir, diğer elementlerin benzer hidrojen bileşikleri ise gazlardır (H 2 S, CH 4, HF). Hidrojen atomları oksijen atomuna 104,45° (104°27′) açı oluşturacak şekilde bağlanır. Hidrojen ve oksijen atomları arasındaki elektronegatiflikteki büyük fark nedeniyle, elektron bulutları oksijene karşı güçlü bir şekilde eğilimlidir. Bu nedenle su molekülü büyük bir dipol momentine sahiptir (p = 1,84 D, hidrosiyanik asitten sonra ikinci). Her su molekülü dört adede kadar hidrojen bağı oluşturur; bunlardan ikisi bir oksijen atomu ve ikisi de hidrojen atomlarından oluşur. Hidrojen bağlarının sayısı ve dallanmış yapıları suyun yüksek kaynama noktasını ve özgül buharlaşma ısısını belirler. Hidrojen bağları olmasaydı, oksijenin periyodik tablodaki yerine ve oksijen benzeri elementlerin (kükürt, selenyum, tellür) hidritlerinin kaynama noktalarına bağlı olarak su -80 °C'de kaynar ve -100 °C'de donardı. °C.

Katı duruma geçerken, su molekülleri düzenlenir, moleküller arasındaki boşlukların hacmi artar ve suyun genel yoğunluğu azalır, bu da buz fazındaki suyun daha düşük yoğunluğunu (daha büyük hacmini) açıklar. Buharlaşma sırasında ise tam tersine tüm hidrojen bağları kopar. Bağların kırılması çok fazla enerji gerektirir; bu nedenle su, herhangi bir sıvı veya katı arasında en yüksek özgül ısıya sahiptir. Bir litre suyu bir derece ısıtmak için 4.1868 kJ enerji gerekmektedir. Bu özelliği nedeniyle su sıklıkla soğutucu olarak kullanılır. Su, yüksek özgül ısı kapasitesinin yanı sıra, yüksek özgül füzyon (0°C'de 333,55 kJ/kg) ve buharlaşma (2250 kJ/kg) ısılarına da sahiptir.

Kesin olarak konuşursak, bu materyalde sadece kısaca ele alacağız. Sıvı suyun kimyasal ve fiziksel özellikleri, ama aynı zamanda genel olarak onun doğasında var olan özellikler.

Katı haldeki suyun özellikleri hakkında daha fazla bilgiyi - KATI DURUMDA SUYUN ÖZELLİKLERİ (okuyun →) makalesinde bulabilirsiniz.

Su, gezegenimiz için çok önemli bir maddedir. Onsuz, Dünya'daki yaşam imkansızdır; tek bir jeolojik süreç gerçekleşmez. Büyük bilim adamı ve düşünür Vladimir İvanoviç Vernadsky, çalışmalarında önemi "ana, en zorlu jeolojik süreçlerin gidişatı üzerindeki etkisi açısından onunla karşılaştırılabilecek" böyle bir bileşenin olmadığını yazmıştır. Su, yalnızca gezegenimizdeki tüm canlıların vücudunda değil, aynı zamanda Dünya'daki tüm maddelerde de mevcuttur - minerallerde, kayalarda... Suyun benzersiz özelliklerinin incelenmesi, bize sürekli olarak daha fazla yeni sırları açığa çıkarır, bize yeni bilmeceler soruyor ve yeni zorluklar ortaya çıkarıyor.

Suyun anormal özellikleri

Birçok suyun fiziksel ve kimyasal özellikleri sürprizdir ve genel kurallar ve kalıpların dışına çıkar ve anormaldir, örneğin:

• Benzerlik ilkesinin belirlediği yasalara uygun olarak kimya, fizik gibi bilimler çerçevesinde şunları bekleyebiliriz:
  • su eksi 70°C'de kaynar ve eksi 90°C'de donar;
  • su musluğun ucundan damlamayacak, ince bir dere halinde akacak;
  • buz yüzeyde yüzmek yerine batacak;
  • Bir bardak suyun içinde birkaç şeker tanesinden fazlası erimez.
• Suyun yüzeyi negatif bir elektrik potansiyeline sahiptir;
• 0°C'den 4°C'ye (tam olarak 3,98°C) ısıtıldığında su büzülür;
• Sıvı suyun yüksek ısı kapasitesi şaşırtıcıdır;

Yukarıda belirtildiği gibi bu materyalde suyun temel fiziksel ve kimyasal özelliklerini listeleyeceğiz ve bunlardan bazıları hakkında kısa yorumlarda bulunacağız.

Suyun fiziksel özellikleri

FİZİKSEL ÖZELLİKLER, kimyasal reaksiyonların dışında görünen özelliklerdir.

Su saflığı

Suyun saflığı, içindeki yabancı maddelerin, bakterilerin, ağır metal tuzlarının varlığına bağlıdır..., SAF SU teriminin web sitemize göre yorumunu öğrenmek için SAF SU makalesini okumalısınız (okuyun → ).

Su rengi

Suyun rengi kimyasal bileşime ve mekanik safsızlıklara bağlıdır.

Örnek olarak Büyük Sovyet Ansiklopedisi'nin “Denizin Rengi” tanımını verelim.

Denizin rengi. Deniz yüzeyine bakan bir gözlemcinin gözüyle algıladığı renk, deniz suyunun rengine, gökyüzünün rengine, bulutların sayısına ve niteliğine, Güneş'in denizden yüksekliğine bağlıdır. Ufuk ve diğer nedenler.

Denizin rengi kavramı ile deniz suyunun rengi kavramının birbirinden ayrılması gerekir. Deniz suyu rengi, deniz suyunu beyaz bir arka plan üzerinde dikey olarak izlerken gözün algıladığı rengi ifade eder. Üzerine gelen ışık ışınlarının sadece küçük bir kısmı deniz yüzeyinden yansır, geri kalanı derinlere nüfuz eder ve burada su molekülleri, asılı madde parçacıkları ve küçük gaz kabarcıkları tarafından emilir ve dağılır. Denizden yansıyan ve ortaya çıkan dağınık ışınlar renk tayfını en çok mavi ve yeşil ışınları oluşturur. Asılı parçacıklar tüm ışınları neredeyse eşit şekilde dağıtır. Bu nedenle, az miktarda askıda madde içeren deniz suyu mavi-yeşil (okyanusların açık kısımlarının rengi) görünür ve önemli miktarda askıda madde varsa sarımsı yeşil (örneğin Baltık Denizi) görünür. Merkezi matematik doktrininin teorik tarafı V. V. Shuleikin ve C. V. Raman tarafından geliştirilmiştir.

Büyük Sovyet Ansiklopedisi. - M .: Sovyet Ansiklopedisi. 1969-1978

Suyun kokusu

Su kokusu: Temiz suyun genellikle kokusu yoktur.

Su berraklığı

Suyun şeffaflığı, içinde çözünen minerallere ve mekanik safsızlıkların, organik maddelerin ve kolloidlerin içeriğine bağlıdır:

SU ŞEFFAFLIĞI suyun ışığı iletme yeteneğidir. Genellikle Secchi diski ile ölçülür. Esas olarak sudaki asılı ve çözünmüş organik ve inorganik maddelerin konsantrasyonuna bağlıdır. Antropojenik kirlilik ve su kütlelerinin ötrofikasyonu sonucu keskin bir şekilde azalabilir.

Ekolojik ansiklopedik sözlük. - Kişinev I.I. Dedu. 1989

SU ŞEFFAFLIĞI, suyun ışık ışınlarını iletme yeteneğidir. Bu, ışınların geçtiği su tabakasının kalınlığına, asılı yabancı maddelerin, çözünmüş maddelerin vb. varlığına bağlıdır. Suda kırmızı ve sarı ışınlar daha güçlü bir şekilde emilir ve mor ışınlar daha derine nüfuz eder. Şeffaflık derecesine göre, azalma sırasına göre sular ayırt edilir:

• şeffaf;
• hafif yanardöner;
• yanardöner;
• hafif bulutlu;
• bulutlu;
• çok bulutlu.

Hidrojeoloji ve mühendislik jeolojisi sözlüğü. - M.: Gostoptekhizdat. 1961

Suyun tadı

Suyun tadı, içinde çözünen maddelerin bileşimine bağlıdır.

Hidrojeoloji ve mühendislik jeolojisi sözlüğü

Suyun tadı, içinde çözünmüş olan tuzlara ve gazlara bağlı olan bir su özelliğidir. Suda çözünmüş tuzların kabul edilebilir konsantrasyonlarını (mg/l cinsinden) gösteren tablolar mevcuttur; örneğin aşağıdaki tablo (Personel'e göre).

Su sıcaklığı

Suyun erime noktası:

ERİME NOKTASI - bir maddenin KATI halden sıvı hale geçtiği sıcaklık. Bir katının erime noktası bir sıvının donma noktasına eşittir; örneğin buzun erime noktası O °C, suyun donma noktasına eşittir.

Suyun kaynama noktası : 99.974°C

Bilimsel ve teknik ansiklopedik sözlük

KAYNAMA NOKTASI, bir maddenin bir durumdan (fazdan) diğerine, yani sıvıdan buhara veya gaza geçtiği sıcaklık. Kaynama noktası dış basıncın artmasıyla artar ve basıncın azalmasıyla düşer. Genellikle 1 atmosfer standart basınçta (760 mm Hg) ölçülür. Standart basınçta suyun kaynama noktası 100 °C'dir.

Bilimsel ve teknik ansiklopedik sözlük.

Suyun üçlü noktası

Suyun üçlü noktası: 0,01 °C, 611,73 Pa;

Bilimsel ve teknik ansiklopedik sözlük

ÜÇ NOKTA, maddenin üç halinin de (katı, sıvı, gaz) aynı anda bulunabildiği sıcaklık ve basınçtır. Su için üçlü nokta 273,16 K sıcaklıkta ve 610 Pa basınçta bulunur.

Bilimsel ve teknik ansiklopedik sözlük.

Suyun yüzey gerilimi

Suyun yüzey gerilimi - su moleküllerinin birbirine yapışma gücünü belirler, örneğin bunun veya bu suyun insan vücudu tarafından nasıl emildiği bu parametreye bağlıdır.

Su sertliği

Deniz sözlüğü

SU SERTLİĞİ (Suyun Sertliği) - içinde çözünmüş alkali toprak metal tuzlarının içeriğinden arındırılmış suyun bir özelliği, ch. varış. kalsiyum ve magnezyum (bikarbonat tuzları - bikarbonatlar formunda) ve güçlü mineral asitlerin tuzları - sülfürik ve hidroklorik. L.V. adı verilen özel birimlerle ölçülür. sertlik dereceleri. Sertlik derecesi, 1 litre suda 0,01 g'a eşit olan kalsiyum oksidin (CaO) ağırlık içeriğidir. Sert su, kazan borularının yanmasına neden olabilecek duvarlarda güçlü kireç oluşumunu teşvik ettiğinden, kazanları beslemek için uygun değildir. Yüksek güçlü ve özellikle yüksek basınçlı kazanlar, tamamen arıtılmış suyla beslenmelidir (buhar motorlarından ve türbinlerden gelen yoğuşma, filtrelerle yağ kirliliğinden arındırılmış ve ayrıca özel buharlaştırıcı aparatta hazırlanan damıtılmış madde).

Samoilov K.I. Deniz sözlüğü. — M.-L.: SSCB NKVMF Devlet Donanma Yayınevi, 1941

Bilimsel ve teknik ansiklopedik sözlük

SU SERTLİĞİ, suyun içinde çözünmüş tuzlar (başta kalsiyum ve magnezyum) nedeniyle sabunla köpük oluşturamamasıdır.

Kireç taşı ile temas ettiğinde suya giren suda çözünmüş kalsiyum karbonatın bulunması nedeniyle kazanlarda ve borularda kireç oluşur. Sıcak veya kaynar suda kalsiyum karbonat, kazanların içindeki yüzeylerde sert kireç birikintileri olarak çökelir. Kalsiyum karbonat ayrıca sabunun köpürmesini de önler. İyon değiştirme kabı (3), sodyum içeren malzemelerle kaplanmış granüller ile doldurulur. suyun temas ettiği yer. Sodyum iyonları daha aktif olduğundan kalsiyum iyonlarının yerini alır. Sodyum tuzları kaynatıldığında bile çözünür kaldığından kireç oluşmaz.

Bilimsel ve teknik ansiklopedik sözlük.

Su yapısı

Su mineralizasyonu

Su mineralizasyonu :

Ekolojik ansiklopedik sözlük

SU MİNERALİZASYONU - suyun inorganik maddelerle doygunluğu. İçinde iyon ve kolloid formunda bulunan (mineral) maddeler; Esas olarak tatlı suda bulunan inorganik tuzların toplam miktarı, mineralizasyon derecesi genellikle mg/l veya g/l (bazen g/kg olarak) cinsinden ifade edilir.

Ekolojik ansiklopedik sözlük. - Kişinev: Moldova Sovyet Ansiklopedisi'nin ana yazı işleri ofisi. I.I. Dedu. 1989

Su viskozitesi

Su viskozitesi, sıvı parçacıkların hareketine karşı iç direncini karakterize eder:

Jeolojik Sözlük

Suyun (sıvı) viskozitesi, hareket sırasında sürtünme kuvvetinin oluşmasına neden olan bir sıvının özelliğidir. Yüksek hızda hareket eden su katmanlarından, hareketi daha düşük hızdaki katmanlara aktaran bir faktördür. V. içinde. çözeltinin sıcaklığına ve konsantrasyonuna bağlıdır. Fiziksel olarak katsayı ile tahmin edilir. suyun hareketi için çeşitli formüllerde yer alan viskozite.

Jeolojik Sözlük: 2 cilt halinde. - M.: Nedra. K. N. Paffengoltz ve diğerleri tarafından düzenlenmiştir 1978.

İki tür su viskozitesi vardır:

• Suyun dinamik viskozitesi 0,00101 Pa·s'dir (20°C'de).

• Suyun kinematik viskozitesi 0,01012 cm2/s'dir (20°C'de).

Suyun kritik noktası

Suyun kritik noktası, gaz ve sıvı hallerde (gaz ve sıvı fazlar) özellikleri aynı olduğunda, belirli bir basınç ve sıcaklık oranındaki durumudur.

Suyun kritik noktası: 374°C, 22.064 MPa.

Suyun dielektrik sabiti

Genel olarak dielektrik sabiti, bir boşluktaki iki yük arasındaki etkileşim kuvvetinin belirli bir ortama göre ne kadar büyük olduğunu gösteren bir katsayıdır.

Su durumunda bu rakam alışılmadık derecede yüksektir ve statik elektrik alanları için 81'dir.

Suyun ısı kapasitesi

Suyun ısı kapasitesi - suyun şaşırtıcı derecede yüksek bir ısı kapasitesi vardır:

Ekolojik sözlük

Isı kapasitesi, maddelerin ısıyı absorbe etme özelliğidir. Bir maddenin 1°C ısıtıldığında absorbe ettiği ısı miktarı olarak ifade edilir. Suyun ısı kapasitesi yaklaşık 1 cal/g veya 4,2 J/g'dir. Toprağın ısı kapasitesi (14,5-15,5 °C'de) birim hacim başına 0,5 ila 0,6 cal (veya 2,1-2,5 J) ve 0,2 ila 0,5 cal (veya 0,8-2,1 J) arasında (kumlu topraklardan turba topraklara kadar) değişir. ) birim kütle başına (g).

Ekolojik Sözlük. - Alma-Ata: “Bilim”. B.A. Bykov. 1983

Bilimsel ve teknik ansiklopedik sözlük

ÖZEL ISI KAPASİTESİ (sembol c), 1 kg bir maddenin sıcaklığını 1 K artırmak için gereken ısıdır. J/K.kg cinsinden ölçülür (burada J, JOUL'dur). Su gibi özgül ısısı yüksek olan maddeler, sıcaklıklarını yükseltmek için özgül ısısı düşük olan maddelere göre daha fazla enerjiye ihtiyaç duyarlar.

Bilimsel ve teknik ansiklopedik sözlük.

Suyun termal iletkenliği

Bir maddenin ısıl iletkenliği, onun ısıyı sıcak kısımlarından soğuk kısımlarına iletme yeteneğini ifade eder.

Sudaki ısı transferi ya moleküler düzeyde, yani su molekülleri tarafından aktarılarak ya da herhangi bir hacimdeki suyun türbülanslı termal iletkenliğinin hareketi / yer değiştirmesi nedeniyle meydana gelir.

Suyun ısıl iletkenliği sıcaklığa ve basınca bağlıdır.

Suyun akışkanlığı

Maddelerin akışkanlığı, sabit stres veya sabit basınç etkisi altında şekillerini değiştirme yetenekleri olarak anlaşılmaktadır.

Sıvıların akışkanlığı aynı zamanda hareketsiz durumdaki kayma gerilimini algılayamayan parçacıklarının hareketliliği tarafından da belirlenir.

Su endüktansı

Endüktans, kapalı elektrik akımı devrelerinin manyetik özelliklerini belirler. Su, bazı durumlar dışında elektrik akımını iletir ve bu nedenle belirli bir endüktansa sahiptir.

Suyun yoğunluğu

Suyun yoğunluğu, belirli bir sıcaklıkta kütlesinin hacmine oranıyla belirlenir. Materyalimizde daha fazlasını okuyun - SU YOĞUNLUĞU NEDİR(oku →).

Suyun sıkıştırılabilirliği

Suyun sıkıştırılabilirliği önemsizdir ve suyun tuzluluğuna ve basıncına bağlıdır. Örneğin damıtılmış su için 0,0000490'dır.

Suyun elektriksel iletkenliği

Suyun elektriksel iletkenliği büyük ölçüde içinde çözünen tuzların miktarına bağlıdır.

Suyun radyoaktivitesi

Suyun radyoaktivitesi, içindeki radon içeriğine, radyumun yayılmasına bağlıdır.

Suyun fiziko-kimyasal özellikleri

Hidrojeoloji ve mühendislik jeolojisi sözlüğü

SUYUN FİZİKSEL VE ​​KİMYASAL ÖZELLİKLERİ - doğal suların fiziksel ve kimyasal özelliklerini belirleyen parametreler. Bunlar, hidrojen iyonlarının konsantrasyonunun (pH) ve oksidasyon-indirgeme potansiyelinin (Eh) göstergelerini içerir.

Hidrojeoloji ve mühendislik jeolojisi sözlüğü. - M.: Gostoptekhizdat. A. A. Makkaveev, editör O. K. Lange tarafından derlenmiştir. 1961

Suyun asit-baz dengesi

Suyun redoks potansiyeli

Suyun oksidasyon-redüksiyon potansiyeli (ORP), suyun biyokimyasal reaksiyonlara girebilme yeteneğidir.

Suyun kimyasal özellikleri

BİR MADDENİN KİMYASAL ÖZELLİKLERİ, kimyasal reaksiyonlar sonucunda ortaya çıkan özelliklerdir.

Aşağıda “Kimyanın Temelleri” ders kitabına göre suyun kimyasal özellikleri verilmiştir. İnternet ders kitabı”, A. V. Manuilova, V. I. Rodionov.

Suyun metallerle etkileşimi

Su çoğu metalle etkileşime girdiğinde hidrojen açığa çıkaran bir reaksiyon meydana gelir:

• 2Na + 2H2O = H2 + 2NaOH (gürültülü);
• 2K + 2H2O = H2 + 2KOH (kaynama);
• 3Fe + 4H2O = 4H2 + Fe3O4 (sadece ısıtıldığında).

Bu tür redoks reaksiyonlarına hepsi değil, yalnızca yeterince aktif metaller katılabilir. I ve II gruplarının alkali ve toprak alkali metalleri en kolay reaksiyona girer.

Suyun metal olmayanlarla etkileşimi

Metal olmayanlardan örneğin karbon ve onun hidrojen bileşiği (metan) suyla reaksiyona girer. Bu maddeler metallerden çok daha az aktiftir ancak yine de yüksek sıcaklıklarda suyla reaksiyona girebilirler:

• C + H2O = H2 + CO (yüksek ısı);
• CH4 + 2H2O = 4H2 + CO2 (yüksek sıcaklıkta).

Suyun elektrik akımı ile etkileşimi

Su, elektrik akımına maruz kaldığında hidrojen ve oksijene ayrışır. Bu aynı zamanda suyun hem oksitleyici hem de indirgeyici bir madde olduğu bir redoks reaksiyonudur.

Suyun metal olmayan oksitlerle etkileşimi

Su, birçok metal olmayan oksitle ve bazı metal oksitlerle reaksiyona girer. Bunlar redoks reaksiyonları değil, birleşme reaksiyonlarıdır:

SO2 + H2O = H2SO3 (sülfürlü asit)

SO3 + H2O = H2SO4 (sülfürik asit)

CO2 + H2O = H2CO3 (karbonik asit)

Suyun metal oksitlerle etkileşimi

Bazı metal oksitler suyla da reaksiyona girebilir. Bu tür reaksiyonların örneklerini daha önce görmüştük:

CaO + H2O = Ca(OH)2 (kalsiyum hidroksit (sönmüş kireç)

Tüm metal oksitler suyla reaksiyona giremez. Bazıları suda pratik olarak çözünmez ve bu nedenle suyla reaksiyona girmez. Örneğin: ZnO, TiO2, Cr2O3, örneğin suya dayanıklı boyalar hazırlanır. Demir oksitler de suda çözünmez ve onunla reaksiyona girmez.

Hidratlar ve kristal hidratlar

Su, su molekülünün tamamen korunduğu bileşikleri, hidratları ve kristal hidratları oluşturur.

Örneğin:

• CuSO4 + 5 H2O = CuSO4.5H2O;
• CuSO4 beyaz bir maddedir (susuz bakır sülfat);
• CuSO4.5H2O - kristal hidrat (bakır sülfat), mavi kristaller.

Hidrat oluşumunun diğer örnekleri:

• H2SO4 + H2O = H2SO4.H2O (sülfürik asit hidrat);
• NaOH + H2O = NaOH.H2O (kostik soda hidrat).

Suyu hidratlara ve kristalin hidratlara bağlayan bileşikler, kurutucu olarak kullanılır. Onların yardımıyla, örneğin su buharı nemli atmosferik havadan uzaklaştırılır.

Biyosentez

Su, oksijenin oluşması sonucu biyosenteze katılır:

6n CO 2 + 5n H 2 O = (C 6 H 10 O 5) n + 6n O 2 (ışık altında)

Suyun özelliklerinin çok çeşitli olduğunu ve Dünya üzerindeki yaşamın neredeyse tüm yönlerini kapsadığını görüyoruz. Bilim adamlarından birinin formüle ettiği gibi... suyu, bireysel tezahürleri bağlamında değil, kapsamlı bir şekilde incelemek gerekir.

Materyal hazırlanırken Yu.P. Rassadkin “Sıradan ve Olağanüstü Su”, Yu.Ya.Fialkov “Sıradan Çözümlerin Olağandışı Özellikleri”, “Kimyanın Temelleri” kitaplarından bilgiler kullanıldı. A. V. Manuilova, V. I. Rodionov ve diğerleri tarafından yazılan İnternet ders kitabı.

Keşif tarihi

Ağır hidrojen su molekülleri doğal suda ilk kez 1932'de Harold Urey tarafından keşfedildi ve bu bilim adamına 1934'te Nobel Kimya Ödülü verildi. Ve zaten 1933'te Gilbert Lewis saf ağır hidrojen suyunu izole etti. Sıradan su moleküllerinin yanı sıra ağır hidrojen izotopunun oluşturduğu az miktarda ağır (D2O) ve yarı ağır (HDO) su molekülleri içeren sıradan suyun elektrolizi sırasında, kalıntı yavaş yavaş moleküllerle zenginleştirilir. bu bileşikler. Böyle bir kalıntıdan, elektrolizi birçok kez tekrarladıktan sonra, 1933'te Lewis, neredeyse% 100'ü döteryumlu bir oksijen bileşiğinin moleküllerinden oluşan ve ağır olarak adlandırılan az miktarda suyu izole eden ilk kişi oldu. Ağır su üretmeye yönelik bu yöntem, esas olarak %5-10'dan >%99'a kadar zenginleştirmenin son aşamasında kullanılmasına rağmen, günümüzde temel yöntem olmaya devam etmektedir (aşağıya bakınız).

1938'in sonlarında nükleer fisyonun keşfedilmesinden ve nötron kaynaklı nükleer fisyon zincir reaksiyonlarını kullanma olasılığının farkına varılmasından sonra, nötronları yakalama reaksiyonlarında kaybetmeden etkili bir şekilde yavaşlatabilen bir madde olan bir nötron moderatörüne ihtiyaç duyuldu. Nötronlar en etkili şekilde hafif çekirdekler tarafından yönetilir ve en etkili moderatör sıradan hidrojen (protium) çekirdekleri olacaktır, ancak bunların nötron yakalama kesiti yüksektir. Buna karşılık, ağır hidrojen çok az sayıda nötron yakalar (protiumun termal nötron yakalama kesiti döteryumunkinden 100 bin kat daha fazladır). Teknik olarak en uygun döteryum bileşiği ağır sudur ve aynı zamanda bir soğutucu görevi görerek fisyon zincir reaksiyonunun meydana geldiği bölgeden üretilen ısıyı uzaklaştırır. Nükleer enerjinin ilk zamanlarından bu yana, ağır su, hem enerji üretimi hem de nükleer silahlar için plütonyum izotopları üretmek üzere tasarlanan bazı reaktörlerde önemli bir bileşen haline geldi. Ağır su reaktörleri olarak adlandırılan bu reaktörler, hizmetten çıkarma sırasında toz patlaması tehlikesi oluşturabilen ve indüklenmiş radyoaktivite (karbon-14 ve diğer bazı radyonüklidler) içerebilen grafit moderatörler kullanılmadan doğal (zenginleştirilmemiş) uranyum üzerinde çalışabilme avantajına sahiptir. ). Bununla birlikte, çoğu modern reaktör, ılımlı nötronların kısmi kaybına rağmen, moderatör olarak normal "hafif su" ile zenginleştirilmiş uranyum kullanır.

SSCB'de ağır su üretimi

Doğada olmak

Doğal sularda her 6400-7600 protium atomuna karşılık bir döteryum atomu bulunur. Neredeyse tamamı DHO moleküllerinde bulunur; böyle bir molekül, 3200-3800 hafif su molekülünü oluşturur. Doğada iki döteryum atomunun tek bir molekülde buluşma olasılığı küçük olduğundan (yaklaşık 0,5⋅10 −7), döteryum atomlarının yalnızca çok küçük bir kısmı ağır su molekülleri D 2 O'yu oluşturur. Sudaki döteryum konsantrasyonundaki yapay bir artışla bu olasılık artar.

Biyolojik rol ve fizyolojik etkiler

Ağır su sadece biraz zehirlidir, ortamındaki kimyasal reaksiyonlar sıradan suya kıyasla biraz daha yavaştır ve döteryum içeren hidrojen bağları normalden biraz daha güçlüdür. Memeliler (fareler, sıçanlar, köpekler) üzerinde yapılan deneyler, dokulardaki hidrojenin %25'inin döteryumla değiştirilmesinin bazen geri dönüşü olmayan kısırlığa yol açtığını göstermiştir. Daha yüksek konsantrasyonlar hayvanın hızlı ölümüne yol açar; Böylece bir hafta boyunca ağır su içen memeliler, vücutlarındaki suyun yarısının döteryumla atılmasıyla ölmüş; balıklar ve omurgasızlar yalnızca vücuttaki suyun %90'ı döteryumlandığında ölürler. Protozoalar %70'lik ağır su çözeltisine uyum sağlayabilir ve algler ve bakteriler temiz, ağır suda bile yaşayabilir. Bir kişi sağlığa gözle görülür bir zarar vermeden birkaç bardak ağır su içebilir; birkaç gün içinde tüm döteryum vücuttan atılacaktır. Böylece, vestibüler aparat ile istemsiz göz hareketleri (nistagmus) arasındaki bağlantıyı incelemek için yapılan deneylerden birinde, gönüllülerden 100 ila 200 gram ağır su içmeleri istendi; kupula (yarım daire kanallarındaki jelatinimsi yapı) tarafından daha yoğun ağır suyun emilmesi sonucu kanalların endolenfindeki nötr kaldırma kuvveti bozulur ve özellikle nistagmus olmak üzere mekansal yönelimde hafif rahatsızlıklar meydana gelir. Bu etki, alkol içerken ortaya çıkana benzer (ancak ikinci durumda, etil alkolün yoğunluğu suyun yoğunluğundan daha az olduğu için kupulanın yoğunluğu azalır).

Bu nedenle ağır su, örneğin sofra tuzundan çok daha az toksiktir. Ağır su, insanlarda hipertansiyonu tedavi etmek için günde 10 ila 675 g D2O arasında değişen günlük dozlarda kullanılmıştır.

İnsan vücudu doğal bir yabancı madde olarak 5 gram ağır su ile aynı miktarda döteryum içerir; Bu döteryum esas olarak HDO yarı ağır su moleküllerinde ve ayrıca hidrojen içeren diğer tüm biyolojik bileşiklerde bulunur. [ ]

Bazı bilgiler

Suyun tekrarlanan elektrolizi sırasında elektrolit kalıntısında ağır su birikir. Açık havada ağır su, sıradan sudaki buharı hızla emer, dolayısıyla higroskopik olduğunu söyleyebiliriz. Ağır su üretimi çok enerji yoğun olduğundan maliyeti oldukça yüksektir. 1935 yılında ağır suyun keşfinden hemen sonra fiyatı gram başına yaklaşık 19 dolardı. Şu anda, kimyasal reaktif tedarikçileri tarafından satılan, %99 at. döteryum içeriğine sahip ağır suyun maliyeti, 1 kg satın alındığında gram başına yaklaşık 1 euro'dur, ancak bu fiyat, kimyasal reaktifin kontrollü ve garantili kalitesine sahip bir ürünü ifade eder; Daha düşük kalite gereksinimleriyle fiyat çok daha düşük olabilir.

Başvuru

Ağır hidrojen suyunun en önemli özelliği pratikte nötronları absorbe etmemesi, bu nedenle nükleer reaktörlerde nötronları yumuşatmak için ve soğutucu olarak kullanılmasıdır. Ayrıca kimya, biyoloji ve hidroloji, tarım kimyası vb. alanlarda izotop göstergesi olarak kullanılır (canlı organizmalarla yapılan deneyler ve insanların teşhis çalışmaları dahil). Parçacık fiziğinde nötrinoları tespit etmek için ağır su kullanılır; Böylece, en büyük güneş nötrino dedektörü SNO (Kanada) 1000 ton ağır su içermektedir.

Döteryum, kontrollü termonükleer füzyona dayalı, geleceğin enerji sektörü için nükleer bir yakıttır. Bu tipteki ilk enerji reaktörlerinin reaksiyonu gerçekleştirmesi bekleniyor D + T → 4 He + n + 17,6 MeV .

Bazı ülkelerde (örneğin Avustralya), ağır suyun ticari dolaşımı hükümet kısıtlamalarına tabidir; bu, silah kalitesinde plütonyum üretimine uygun "izinsiz" doğal uranyum reaktörleri oluşturmak için kullanımının teorik olasılığı ile ilişkilidir.

Diğer ağır su türleri

Yarı ağır su

Yarı ağır su da ayırt edilir (aynı zamanda döteryum suyu, monodöteryum suyu, döteryum hidroksit), yalnızca bir hidrojen atomunun döteryum ile değiştirildiği. Bu tür suyun formülü şu şekilde yazılır: DHO veya ²HHO. İzotop değişim reaksiyonları nedeniyle DHO'nun resmi bileşimine sahip olan suyun aslında DHO, D2O ve H2O moleküllerinin bir karışımından (yaklaşık 2: 1: 1 oranında) oluşacağına dikkat edilmelidir. . Bu nokta aynı zamanda THO ve TDO için de geçerlidir.

Süper ağır su

Süper ağır su, yarı ömrü 12 yıldan fazla olan trityum içerir. Özelliklerine göre aşırı ağır su ( T2O) normalden çok daha belirgin bir şekilde farklıdır: 104 °C'de kaynar, +9 °C'de donar ve 1,21 g/cm³ yoğunluğa sahiptir. Süper ağır suyun dokuz çeşidinin tamamı bilinmektedir (yani, az çok saf makroskobik numuneler halinde elde edilmiştir): THO, TDO ve T 2 O, oksijenin üç kararlı izotopunun her biri (16 O, 17 O ve 18 O) ). Bazen süper ağır suya, eğer karışıklığa yol açmıyorsa, basitçe ağır su denir. Süper ağır suyun radyotoksisitesi yüksektir.

Suyun ağır oksijen izotop modifikasyonları

Terim ağır su aynı zamanda ağır oksijenli su için de kullanılır; burada olağan hafif oksijen 16 O, ağır kararlı izotoplar 17 O veya 18 O'dan biri ile değiştirilir. Ağır oksijen izotopları doğal bir karışımda mevcuttur, bu nedenle doğal su her zaman her ikisinin bir karışımını içerir. Ağır oksijen modifikasyonları. Fiziksel özellikleri de sıradan sudan biraz farklıdır; Dolayısıyla 1H 2 18 O'nun donma noktası +0,28 °C'dir.

Ağır oksijenli su, özellikle 1 H 2 18 O, onkolojik hastalıkların tanısında kullanılır (onkolojik hastalıkların teşhisi için ilaçların sentezinde kullanılan bir siklotron üzerinde flor-18 izotopu elde edilir. özellikle 18-fdg).

Suyun toplam izotopik modifikasyon sayısı

Mümkün olan her şeyi sayarsanız radyoaktif olmayan H2O genel formülüne sahip bileşikler, o zaman suyun olası izotopik modifikasyonlarının toplam sayısı yalnızca dokuzdur (çünkü iki kararlı hidrojen izotopu ve üç oksijen izotopu vardır):

• H 2 16 O - hafif su veya sadece su
• H 2 17 Ç
• H 2 18 O - ağır oksijenli su
• HD 16 O - yarı ağır su
• HD 17Ç
• HD 18 Ç
• D 2 16 O - ağır su
• D 2 17 Ç
• D 2 18 Ç

Trityum dikkate alındığında sayıları 18'e çıkar:

• T 2 16 O - aşırı ağır su
• T 2 17 Ç
• T 2 18 Ç
• DT 16 O
• DT 17 O
• DT 18 O
• HT 16 O
• HT 17 O
• HT 18 O

Böylece, hariç yaygın, doğada en yaygın olanı "hafif" su 1 H 2 16 O olmak üzere toplam 8 adet radyoaktif olmayan (kararlı) ve 9 adet radyoaktif “ağır su” bulunmaktadır.